食虫植物 :捕获并消化动物而获得营养的自养型植物

更新时间:2023-08-28 13:09

食虫植物(英文名:Carnivorous 植物界s),又名食肉植物,是指通过引诱、捕捉昆虫 (甚至青蛙、蜥蜴、益鸟等) ,进而消化、吸收动物的营养 (非能量) ,以供自身生长所需的一类自养型植物,据2018年数据显示,常见的食虫植物共有13科,27属,630多种,除南极洲外,其分布于世界上各大洲热带亚热带地区。

食虫植物是利用特殊的器官——捕虫叶,来捕食、消化昆虫,依靠外界现成的有机化合物来生活,其根系不发达,吸收能力差,大多生活在热带或亚热带的沼泽地或水塘之中,但这些地区,缺少植物生存所必须的氮和磷,为补充养分而逐渐进化出如捕虫夹、捕虫笼等器官, 以抓捕昆虫和其他小动物。此外,食虫植物的捕虫方式主要为主动式和被动式两种,捕虫器主要有蝇纸型或粘鸟胶型、活动型、钢夹型、坑陷型及捕鼠器型5种类型。

食虫植物的捕虫叶奇特,多数具有艳丽的花朵,很多品种被人们作为观赏植物;还有一些食虫植物的物种可用于工业原料及医学药用,如茅膏菜茅膏菜属 peltata)、猪笼草猪笼草属 mirabilis)等;食虫植物还由于其食虫特性,可被用来防治害虫,如露叶花为天然的除仙客来菌蝇器,挂在门窗前可粘住蚊蝇。此外,食虫植物中的少花狸藻(Utricularia gibba)为有害生物,其可与新西兰本地的优雅狸藻(Utricularia delicatula)、Drosera auriculata等植物竞争,于2001年被禁止在新西兰各地繁殖和销售。

由于受到人类活动、气候变化等影响,导致一些食虫植物的物种资源不断减少,有较多食虫植物已被列入世界保护名录中。截至2023年,在《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》(IUCN)中,已有300余种食虫植物收录被评估。2019年,食虫植物中的印度猪笼草猪笼草属 khasiana)、山地瓶子草(Sarracenia oreophila)等物种被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)中。此外,在中国,盾鳞狸藻(Utricularia punctata)、貂藻(貉藻属 vesiculosa)被收录《国家重点保护野生植物名录》保护名录中。针对食虫植物的部分濒危物种,已通过建立自然保护区等方式进行就地保护。

含义

食虫植物是指通过引诱、捕捉昆虫 (甚至青蛙、蜥蜴、益鸟等) ,进而消化、吸收动物的营养 (非能量) ,以供自身生长所需的一类植物。完整食虫性植物必须包括吸引、捕捉和消化这三个过程,同时也必须将猎物消化成为便于植物吸收的产物,如氨基酸和铵根等。 对于人们来说,如何来区分食虫植物与捕虫植物不重要,但对于学者来说却非常重要。如白菜(Brassica rapa var. glabra Regel)均不具备吸引、捕捉和消化这三个过程,所以它是一种非食虫植物;垂花太阳瓶子草(Heliamphora nutans)只具有简单的非特化的捕虫器,因此它是一种捕虫植物;而像捕蝇草这样具有特化的复杂捕虫器,则称之为食虫植物。

捕虫植物还包括捕虫木属(Roridula)植物和食虫粉衣凤梨(Catopsis berteroniana),食虫粉衣凤梨不会产生任何消化酶,而与之相似的小布洛凤梨(Brocchinia reducta)则可产生磷酸酶,因此小布洛凤梨属于食虫植物,而食虫粉衣凤梨属于捕虫植物;捕虫木属(Roridula)植物与猎物间的关系较为复杂,捕虫木属植物全身布满了可分泌没药树状植物的腺体,形态上与大型的茅膏菜属类似,但其不能直接从捕捉到的昆虫中获得营养,因此,其与猎蝽科建立了一个共生关系——猎取食捕虫木属植物捕获到的昆虫,而捕虫木属植物则从猎蝽排出的粪便中获取营养。

能捕捉昆虫的植物还有不少,如白花丹属(Plumbago)、一些凤梨科川续断属(Dipsacus)等都具备捕虫能力,然而其不能分泌消化酶,或捕虫器的特化程度不够,捕捉昆虫的行为在其生长繁育过程中所占权重低,这类植物并没有被纳入传统的食虫植物名单中。

起源与演化

由于食虫植物是分布在不同的目或亚纲之间,因此可以断定它们是在特定历史环境背景下独立演化出来的,而绝非由某一类群分化而来,可能这种环境背景就是其在历史上所处的生境中缺乏N、P等其它一些必须营养元素,或在与伴生种的营养竞争中处于不利地位 (食虫植物多数根系不发达,吸收能力较差),而不得不演化出独特的营养方式,用捕食昆虫等来补充生长发育所缺乏营养,但它们所固有的自养能力依然被保留下来。据研究,食虫植物从根系吸收的营养要大于从猎物中吸收的营养,捕食猎物主要是对食虫植物的繁殖有帮助。现存的食虫植物均非较原始类群,在蕨类、裸子植物门及被子植物门较原始的类群中没有一例食虫植物,因此也可以推断,食虫习性是在被子植物演化到较高阶段以后出现的。

此外,从食虫植物的现代分布式样看,有的属分布较广,如茅膏菜属貉藻属(Aldrovanda)、 狸藻属等,有的属分布很狭窄,如露松属(Drosophyllum)、捕蝇草属等,大洋洲、非洲南部及美洲曾连结在一起的大陆——冈瓦纳古陆比与之分离较早的欧亚大陆有较多的属种,尤其是特有属种较多,据此可推断,食虫植物是在不同历史时期分别产生的,即分布较广的属种可能较早产生于古陆分离之前,分布狭窄的属种则可能产生较晚,很可能是在大陆分离后产生的。

食虫植物在长期的演化历史中形成了各自独特的捕虫方式,蝇纸型、活动型、钢夹型三者之间从结构和机制的复杂程度有 一种从简单到复杂的演化趋势,沙钩虾属(Byblis)和露松属植物仅靠以叶片部位分泌粘液捕虫,而没有其它结构协助,是食虫植物中的一类低级形式,是从那些只捕不食的植物演化来的;像高山捕虫堇(Pinguicula vulgaris)、茅膏菜属一类的活动型捕虫器,其除了可分泌粘液外,其叶片或触毛还能以定向运动的方式协助捕虫,其结构和机制都较前者复杂,与前者在演化上处于不同水平;像捕蝇草貉藻等食虫植物所具有的钢夹型捕虫器又提高了一步,其叶特化出精巧的结构,对刺激有更敏感的应答反应。此外,具鼠夹型捕虫器的植物在系统演化上有较近的亲缘关系,其具有某一共同的祖先,这一祖先有一种较为简单的捕虫器,然后在演化历史中逐渐形成四个属的植物。

历史研究

世界上很早就对食肉植物进行了研究。1875年,查尔斯·达尔文(Charles Robert Darwin)出版了一本名为《食虫植物》的书;食虫植物的研究的历史很长,但从达尔文时代到19世纪末的100多年里,只进行了系统发育研究、解剖学组织学)研究、生态学研究、生理学研究、基本生化研究(使用消化液的消化实验)等,而并没有对其进行进化的探究;20世纪初,研究学者才开始使用分子生物学基因组科学方法在遗传水平上对食肉植物进行研究。2004年,食肉植物消化液中消化酶的一些分子结构才被阐明,是由高桥健二(Kenji Takahashi)教授(当时在东京药学大学)领导的一个小组从猪笼草的消化液中发现了天冬氨酸蛋白酶,部分阐明了其氨基酸序列;2005 年,相关研究学者发表了一项关于阿帝露茅膏菜(茅膏菜属 adelae )的研究,揭示并报道了消化液中核糖核酸降解酶的总氨基酸序列和基因结构;自2005年以来,各种食肉植物,如捕蝇草、土瓶草(Cephalotus follicularis)及瓶子草属植物已被用于研究其消化液中所含的各种物质,其酶和蛋白质分子结构相继被阐明。

分类

食虫植物的分类处于不断的变化之中,在克朗奎斯特系统中,基于其辐射对称的花朵和特有的捕虫器,茅膏菜科(Droseraceae)和猪笼草科(Nepenthaceae)被归于猪笼草目(Nepenthales)中;瓶子草科(Sarraceniaceae)被归入猪笼草目或瓶子草目(Sarraceniales)中;沙钩虾属(Byblidaceae)、土瓶草科(Cephalotaceae)和捕虫幌科(Roridulaceae)被归入虎耳草目(Saxifragales);狸藻科(Lentibulariaceae)被归入唇形目(Scrophulariales),后并入唇形目(Lamiales);在更先进的分类系统中,如被子植物门种系发生学组中,科下分类被保留,但科已被重新划分为几个目,露松属被从茅膏菜科中独立出来,其可能与双钩叶科(Dioncophyllaceae)之间具有密切的联系。

据2018年数据显示,常见的食虫植物共有13科,27属,630多种,其分类主要如下:

分布

分布范围

南极洲以外,食虫植物分布于世界上的各大洲中的热带亚热带地区中;其中猪笼草属主要分布于亚洲东南部和大洋洲北部,中原地区产1种,主要分布于广东西南部及其沿海岛屿;貉藻属主要分布于欧洲中部和南部、亚洲北部和东南部以及大洋洲北部等地区;狸藻属主产于中、南美洲,主要分布于非洲,亚洲和澳大利亚热带地区,少数种分布于北温带地区,在中国主要分布于长江以南各省区,少数种分布于长江以北地区;心瓣蝇子草主要分布北温带,其次为非洲和南美洲,在中国主要分布于长江流域和北部各省区,以西北中国西南地区较多。

生长环境

食虫植物是利用特殊的器官——捕虫叶,来捕食、消化昆虫,依靠外界现成的有机化合物(主要是蛋白质)来生活。食虫植物为自养型植物,其根系不发达,吸收能力差,大多生活在热带亚热带的沼泽地或水塘之中。在这些地区,尽管有较好的日照条件,有较高的温度,但这些地区的土壤均较贫瘠,且呈酸性,尤其缺少植物生存所必须的氮和磷,因缺乏生命活动所必需的氮、磷等营养元素,为了补充养分,其逐渐进化出如捕虫夹、捕虫笼等器官, 以抓捕昆虫和其他小动物,并进行消化、吸收。

生物学特性

食虫植物若很久捕不到昆虫,也可以生存,可利用叶片进行光合作用,制造有机化合物,维持正常生活,但在实验室通过对照实验,证明经常喂食昆虫的植物要比不喂食昆虫的植物长得茂盛、健壮,而且花开得也比较多,结出的果实也饱满;由此可见,昆虫对于食虫植物来说非常重要,如果它们长期捕不到昆虫,虽然能维持生命,但会造成营养不良,影响生长发育。

捕虫机制

捕虫方式

食虫植物种类繁多,形态各异,其捕虫器官都为变态叶——捕虫叶,不同食虫植物可演化出最适当的捕虫方式,其捕虫方式主要有主动式和被动式两种。

主动式

主动式捕虫的食虫植物的捕虫器,具有快速运动的能力,能够迅速地抓住昆虫。如捕蝇草的捕虫器端部呈背角无齿蚌形,边缘有很多细长的尖齿,叶片中间每边生长三根刚毛,叶片上还有小颗粒,形似珍珠宝石,呈红色,能吸引昆虫;捕虫器通常展开,昆虫一旦停在河蚌形的叶片上,触及叶片的刚毛时,叶片上带齿的部分即猛然对扣合拢来困住昆虫,随后叶片分泌消化液,将虫体消化,过几天再打开叶片,等待捕获新的猎物。

被动式

被动式捕虫器大多以陷阱的方式捕虫,这类捕虫器只能缓慢的运动,甚至不运动。如瓶子草属的捕虫器呈瓶状,瓶状叶的下部有消化液,瓶状叶内壁有蜜腺,当昆虫为蜜所引而不慎落入瓶底,昆虫被淹死,随后昆虫被消化液消化并吸收。

捕虫器类型

食虫植物的捕食器官称为捕虫器,有5种类型,分别为蝇纸型或粘鸟胶型、活动型、钢夹型、坑陷型及捕鼠器型。

蝇纸型或粘鸟胶型

这是一种结构相对较简单的类型,其存在于沙钩虾属和露松属中,这些植物仅通过叶片上不 同部位的腺体分泌粘液,然后用此粘液粘捕昆虫等,其粘液中可能含有糖、芳香物质等。反光及色泽都可能对吸引昆虫、取食起一定作用,整个捕食过程没有某种特化或非特化结构以运动方式协助,腺体的种类一般分为有柄和无柄两种,其它属的还有其它类型,有柄腺体多分泌粘液、无柄腺体多分泌酶类;这种捕虫器在演化上是较低级的,但在捕捉体重较轻的飞虫时还是比较有效的。

活动型

此型要比蝇纸型高级,其存在于高山捕虫堇属和茅膏菜属中,这种捕虫器在捕虫时,叶片上的腺体分泌出粘液,同蝇纸型一样可吸引昆虫等,但较高级的地方在于除粘捕外,其叶缘或叶片上的触毛对来自外界昆虫等的化学刺激有较敏锐的反应,据查尔斯·达尔文研究 捕虫堇的叶片粘捕昆虫后,叶缘会通过卷曲协助捕虫,并形成“临时的胃”消化虫体。圆叶茅膏菜叶面上长的触毛对外界含氮物刺激的反应非常敏感,在叶片上局部触毛粘住较大虫体时,其它触毛会弯曲过来增援,这些触毛的定向反应聚集的腺体上的粘液 增强了对昆虫等的捕捉能力;由此可见,这种类型的捕虫器在演化要高于蝇纸型,对较大昆虫的捕捉效率更高一些。

钢夹型

这种类型的捕虫器存在于捕蝇草貉藻中,其捕虫时除有一定量粘液外,主要是使用了一种极特化的叶结构协助,此结构由两个瓣片组成,形似背角无齿蚌或一种一字夹,中为叶柄,平时两个瓣片是张开口的,大约呈80°角,口内有由腺体分泌的能吸引并粘附昆虫等的粘液,其鲜艳的色彩对吸引昆虫也很有效,待昆虫进入瓣口时,刺激就通过位于瓣缘的几对触毛传入其瓣片会迅速闭合,将昆虫等关在其中,这种敏感性是植物界中少见的,超过了触毛的反应,因此,其能更有效地捕捉昆虫。

坑陷型

具这种类型捕虫器的植物有3科5个属,其捕虫器形如瓶状或袋状,基本相似,由变态叶形成的瓶或袋从几厘米到几十厘米不等,凡具这类捕虫器的通称为瓶状植物,瓶上端具口道,口上具一半悬于空中的盖子,瓶的外壁多有色彩,或在口道周围及上盖处具蜜腺等用以引诱昆虫造访,瓶的内壁多光滑有蜡带或有倒刺,一旦昆虫等进入瓶口就很容易跌陷入内中集贮的水液中,昆虫等难以爬上逃脱,再加上集液中有胺和毒芹碱等物质,陷入其中的昆虫很快被溺死或毒死,瓶的内壁上的几种腺体分泌的酶就可将虫体消化。口道上盖的功能主要是防止雨水过多进入和引诱昆虫,也可防止集液过度蒸发,但有些种在昆虫陷入集液后上盖即落下盖住口道,由于上盖的边缘多有短毛,所以口道会被密封,瓶内形成暗室,昆虫会失去逃脱的方向,这对此类植物捕杀昆虫等比较有利。

鼠夹型

具这种类型捕虫器的植物包括三个属,均属狸藻科,但狸藻科另一个属——旋刺草属的捕虫器被劳埃德(Lloyd)称为虾篓型,但其与鼠夹型在形态结构上是相似的,捕捉机制也相似,因此无必要细分,故将其列入鼠夹型,这样就有四个属的植物具鼠夹型捕虫器,其中绝大多数均为水生植物;该类捕虫器是一种由叶高度特化的囊状结,其前端有囊口,囊口周围有6-7条多细胞的尖长触须,整个外形非常像一个切甲类甲壳亚门;其泡囊最重要的部分是囊口和其内的瓣膜,囊口每边有3条刚毛,这些刚毛连同触须在内形成一个中空的锥形空间,瓣膜斜插入囊腔各壁都和囊壁相连,只有后缘不连,可以活动,成为进入泡囊的孔口,瓣膜边缘只能向内开,且无色透明,柔软而有弹性,表面有三种腺体,瓣膜周围有一种称为领圈或口缘的结构支持。当水蚤等小虫或小鱼、蚊子美国白灯蛾等进入囊口区时,可能会触动囊口外的刚毛,这时囊口内瓣膜向内打开,同时泡囊会突然增大,小虫会顺水流被卷入囊口,瓣膜立刻关闭;整个过程在1/33秒内完成,捕虫效率非常高。

栽培技术

食虫植物中常见的栽培植物主要为猪笼草茅膏菜等。

育苗方式

猪笼草属一般采用播种繁殖,通常采集种子后立刻进行播种,常用的播种基质可采用纯水苔或经筛选后的泥炭、沙与蛭石的混合基质,平整基质表面,将种子均匀地撒在基质上,使用盆浸法进行补水;播种后约25-45天可发芽。茅膏菜种植前期需要施加腐熟的农家肥,施肥后进行深翻;播种前把垄面整理平整后,用机器和人工进行播种,需注意覆盖均匀、种子与土壤接触紧密;播种后,给苗床浇水浇透,最后给苗床上覆盖遮阳网。

养护管理

猪笼草对水源质量要求较高,一般采用纯净的过滤水、雨水、蒸馏水为最佳,切勿使用自来水,浇水时,以盆土表面开始发白为宜,浇则浇透,每天对叶面进行1次喷水处理,夏季则每天喷2次;当其处于全封闭状态,无食可捕时,可少量施以复合肥。在茅膏菜幼苗生长期,需定期清除禾本科杂草,同时防止伤到幼苗根部;茅膏菜怕涝,应及时排涝,在越冬时,应注意保持土壤的湿度,第二年春天,可以追加腐熟的农家肥。

病虫害防治

食虫植物如猪笼草属上常见的病虫害有煤污病、叶斑病、马、夜蛾科美国白灯蛾介壳虫等。煤污病发生时,可用多菌灵进行喷洒防治;叶斑病可用代森锌可湿性粉剂喷洒防治;蓟马发生时,常用阿维菌素进行喷杀,并对新芽的缝隙进行重点处理;夜蛾幼虫为害时,可通过人工去除;壳虫多发时常用乐果乳油或速扑杀乳油进行喷杀,少量蚧壳虫为害时可直接用软刷沾肥皂水去除。

保护

现状

2023年,IUCN(《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》)对食虫植物的物种评估显示,发现食虫植物中的部分物种分布和种质资源十分受限,如花柱草属中的Stylidium amabile是西澳大利亚州特有种,其分布非常有限,仅限于珀斯东北部埃文小麦带地区的玛雅地区,据2020年的评估数据显示,该物种的发生范围和占用面积均在4平方千米,成熟个体的数量正在持续下降;据2019年的评估数据显示,貂藻属中的貉藻属 vesiculosa的栽培面积为244平方千米,种群严重分散,且面临着栖息地、亚种群数量和种群规模的持续下降;茅膏菜属中的Drosera oreopodion主要分布于西澳大利亚珀斯东南部地区,据2020年的评估数据显示,该物种种群数量不多,约有1000个成熟植株,且数量正在不断的下降。

致危因素

据《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》(IUCN)统计,对食虫植物造成威胁的主要人为因素有农业和水产养殖等造成生境破坏,自然因素主要为污染、气候变化等;此外,能源生产与开采等人类活动也会影响食虫植物种群数量下降;如花柱草属中的Stylidium amabile面临的威胁主要为气候变化、火灾等;貂藻属中的貉藻属 vesiculosa面临的威胁主要为住宅和商业开发、农业和水产养殖、自然系统改变和污染等;茅膏菜属中的Drosera oreopodion面临的威胁主要为火灾及物种入侵;猪笼草属中阿拉塔猪笼草(Nepenthes alata)的面临的威胁主要为土地开垦和采矿等形式破坏其栖息地。泰国素叻府特有种素叻猪笼草(Nepenthes suratensis),主要野生分布地面临着随时被城市开发的风险;印度梅加拉亚邦的特有种印度猪笼草(Nepenthes khasiana)的种群数量面临过度开发、城市发展导致的栖息地丧失以及煤矿开采的威胁。

保护等级

食虫植物中有较多植物已被列入世界保护名录中,如在《国际自然保护联盟濒危物种红色名录》(IUCN)中,截至2023年,已有300余种物种被收录并评估,其中茅膏菜属共收录165种,猪笼草属狸藻属收录物种较多,均在100种以上,常见属的详细收录信息如下表所示:

2019年,食虫植物中猪笼草科中的印度猪笼草马来王猪笼草瓶子草科中的山地瓶子草、阿拉巴马洲瓶子草及琼斯瓶子草被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录I管制中;茅膏菜科中的捕蝇草、猪笼草科中猪笼草属及瓶子草科中的瓶子草属的所有种被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录II管制中。

此外,在中国,食虫植物也有部分物种被列入保护名录中,如1999年,狸藻科中的盾鳞狸藻被收录于《国家重点保护野生植物》保护名录中;2013年,茅膏菜科中的貂藻及狸藻科中的盾鳞狸藻等被列入《中国珍稀濒危植物图鉴》名录中;同年,茅膏菜科中的茅膏菜、锦地罗等7种食虫植物被收录于《中国生物多样性红色名录-高等植物卷》中;2021年,茅膏菜科中的貂藻被列入《国家重点保护野生植物名录》(第二批),保护等级为国家一级保护植物;狸藻科中的盾鳞狸藻被《国家重点保护野生植物名录》(第二批),保护等级为国家二级保护植物。

保护措施

食虫植物中的一些濒危物种已在相关的特定区域内进行了就地保护,如花柱草属中的Stylidium amabile被保护在英国的千年种子库项目和珀斯的西澳大利亚种子中心;貂藻属中的貉藻属 vesiculosa被保护在扎萨维卡特别自然保护区(塞尔维亚)、阿斯特拉罕保护区(哈萨克斯坦)中;沙钩虾属中的Byblis gigantea的一个亚种群被保护在西澳大利亚大学管理的围栏保护区内。

此外,2005年国际食虫植物协会设立了圆盾猪笼草幸存计划(The Nepenthes clipeata Survival Project),以对圆盾猪笼草进行迁地保护;2011年10月,在伊尔万·洛瓦迪和拉福德基金的支持下开始了对圆盾猪笼草的就地保护项目;同年,一个名为生命方舟(Ark of Life)的非盈利组织成立了珍稀猪笼草采集(Rare 猪笼草属 Collection)项目,以保护印度猪笼草马兜铃猪笼草、圆盾猪笼草和硬叶猪笼草这4种极其濒危的猪笼草属物种。

入侵

危害情况

少花狸藻(Utricularia gibba)主要分布于新西兰北部部分地区的胶田和沙丘湖中,其可与本地的优雅狸藻,以及茅膏菜属 auriculata、茅膏菜等竞争。

防治措施

2001年,少花狸藻被列入《国际有害植物协议》(the National Pest Plant Accord.)第一附表中,名单上的所有植物都被指定为有害生物,并被禁止在新西兰各地繁殖和销售;2005年,少花狸藻还被坎特伯雷环境局指定为有害生物。

用途

园林观赏

食虫植物的捕虫叶奇特,多数具有艳丽的花朵,很多品种被人们作为观赏植物。如瓶子草属的原种和杂交种颜色丰富,是食虫植物专类园的重要植物材料,其大部分植物具有丛生的直立筒状叶,每年春季到初夏,瓶子草结束休眠会开出美丽的头状花,萼片和花的颜色较为丰富;眼镜蛇瓶子草的捕虫叶为管状叶,叶的顶部似眼镜蛇头部,管状叶延伸出两个舌状附属物似的蛇舌,为一种奇异的观叶植物;孔雀捕蝇草的花葶上部有许多较大的白色花朵,叶片上还有小颗粒,形似珍珠宝石,呈降红色,色彩美丽。

此外,食虫植物中的一些种类可作为室内的栽培植物,如捕蝇草、瓶子草、大多数墨西哥原产的捕虫堇等;也可与其他植物配植在水景园中作为岸源植物;还可利用不同的容器栽培成室外迷你食虫植物盆栽等。

工业原料

食虫植物中的一些物种可用于工业原料,如在农业养殖方面,茅膏菜所蕴含的水提物和醇提物可帮助开发生产安全的饲料添加剂,还可应用于兽药的研究;在工业生产中,茅膏菜属可用于低碳合金钢水溶性火介质的制备以及高韧性装饰原纸的制造中。此外,可用生物技术将食虫植物的捕虫、食虫特性的基因转移到农作物上,既可增加氮肥,又可达到不用或少用农药来获得农业增产丰收的目的。

经济用途

食虫植物由于它的食虫特性,可以被用来防治害虫。有的物种可防治卫生害虫,如露叶花为天然的除蚊蝇器,挂在门窗前可粘住蚊蝇;有的物种可防治农业害虫,如茅膏菜可发出香味,引诱昆虫;还可利用食虫植物来防治观赏植物害虫,如猪笼草。此外,食虫植物不但能防治陆生昆虫,也能防治水生昆虫,如狸藻等植物。

医学药用

据医药典籍——《中药大辞典》记载,食虫植物中的物种可入药,如茅膏菜属的球茎及全草均可入药,具有活血行气、除湿解毒的功效,主要用来治疗胃痛痢疾小儿疳积、风湿痹痛、跌打损伤、湿疹疥疮等病症;猪笼草的茎叶可入药,具有清热、止咳、利湿的功效,主要用来治疗肺燥咳血、感冒咳嗽、百日咳黄疸尿道结石、高血压病等症状。

延伸文化

食虫植物一直都是人们较为感兴趣的主题,但大部分的描述都极不准确。各种虚构的食虫植物出现于各类书籍、电影、电视剧和游戏中,通常这些虚构的描述包括脱离实际的巨大捕虫器等;在流行文化中最为有名的虚构食虫植物,主要有20世纪60年代的黑色喜剧《恐怖小店》(The Little Shop of Horrors)《三脚妖之日》(The Day of the Triffids),还有1971年的电影《生物奇观》(The Hellstrom Chronicle )中,对食虫植物进行了准确的描述。

在流行文化中已知最早的关于食虫植物的描述,是1878年的一篇报道,在报道中卡尔·里驰博士(Dr. Carl Liche)声称在马达加斯加亲眼目睹了一位年轻女人被一棵食人树吞噬;1881年,这篇报道被发表在了《南澳大利亚记录》(South Australian Register)上,但这是一篇虚假的报道,其中的卡尔·里驰博士、“Mkodos”部落和食人树都是捏造的。此外,在中国广为流传的“奠柏”的传说也可能源自于或改编于这个虚假的报道。

相关研究

2021年,植物学者马科夫斯基(Makowski)等人通过使用高压液相色谱法,证明了转基因植物的特征在于酚类化合物的数量增加,包括白花丹酚酸等,也发现了捕蝇草能够合成大量的酚类化合物,如苯丙烷类、黄酮、酚酸和1,4-等。此外,学者们通过研究发现根瘤菌介导的转化大大提高了畸胎瘤提取物的杀菌性能。并首次证明了捕蝇草转化的可能性。提出了转化可能是一种有效的工具,可用于增强捕蝇草组织中的次级代谢产物的产生并增加对人类抗生素耐药细菌的杀菌性能。

代表物种

由于猪笼草茅膏菜及捕蝇草等食虫植物在园林观赏、医学药用及工业原料等方面具有广泛的用途,因此就以此三种作为食虫植物的代表物种。

猪笼草

猪笼草(学名:Nepenthes mirabilis (Lour.) Druce),为直立或攀援草本,高0.5-2米;叶片披针形;瓶状体大小不一,狭卵形或近圆柱形,瓶盖卵形或近圆形;总状花序被长柔毛,与叶对生或顶生;花被片4,红至紫红色,椭圆形或长圆形,背面被柔毛,腹面密被近圆形腺体;蒴果栗色,果爿4,狭披针形;种子丝状。花期4-11月,果期8-12月。其主要分布于亚洲中南半岛至大洋洲吉尔吉特-巴尔蒂斯坦,常生于海拔50-400米的沼地、路边、山腰和山顶等灌丛中、草地上或林下。

在室外景观运用中,在猪笼草野生种分布的热带沿海地区,可以选择种植中地种及低地种猪笼草在室外的河边、湖边等配以周边景观依水而植。此外,在中医药方面,据1959年出版的《陆川本草》上记载,猪笼草是一味中药,其茎、叶具有“消炎,解读,行水”的药用价值;医学药典《中药大辞典》中也记载了猪笼草具有清热、止咳的功效。

茅膏菜

茅膏菜学名茅膏菜属 peltata Smith),为多年生草本,直立,有时攀援状,高9-32厘米,淡绿色,具紫红色汁液;鳞茎状球茎紫色,球形;基生叶密集成近一轮或最上几片着生于节间伸长的茎上,退化、脱落或最下数片不退化、宿存;螺状聚伞花序生于枝顶和茎顶,分叉或二歧状分枝,或不分枝,具花3-22朵;花瓣楔形,白色、淡红色;蒴果;种子椭圆形、卵形或球形。花果期6-9月。其原产于澳大利亚,后扩散到北半球,在中国南方省份分布广泛,多产于西藏自治区四川省等地区,常生于1200-3650米的松林和疏林下,在草丛或灌丛中、田边、水旁、草坪中亦可见。

茅膏菜在医药方面,工业生产及农业养殖业中应用广泛,具有极高的经济价值和药用价值,能够治疗类风湿性关节炎痹痛、跌打损伤、湿疹等相关疾病。

捕蝇草

捕蝇草学名:Dionaea muscipula J. Ellis ex L.),为多年生草本;叶基生,莲座状,叶柄宽大,呈匙形叶片状,上面着生两片对生叶瓣成略开展的贝壳状,叶瓣中脉膨大;伞形花序,具花2-14朵;花瓣5,顶端不规则凹陷,白色,夏季开花;蒴果卵圆形。捕蝇草是捕蝇草属的为唯一种,主要分布于美国北卡罗来纳州南卡罗来纳州的潮湿草地上。

捕蝇草植株矮小症,叶型奇特,适合做趣味观赏盆栽;其叶片具有捕虫功能,也成为研究植物刺激性反应的良好材料。此外,捕蝇草仿生学、开发药用、生产重组蛋白等方面也具有开发价值。

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